[0001]
本发明涉及一种高浓度有机废水处理组合塔及工艺，更具体的说，涉及一种针对高浓度有机废水的处理，利用厌氧颗粒污泥以及好氧颗粒污泥的作用，使废水可达标排放或回用的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔及工艺。
背景技术：
[0002]
目前高浓度有机废水的处理过程通常旨在去除废水中的高浓度有机污染物质，这些污染物质（如碳水化合物、油脂、蛋白质等）在废水中可以被微生物降解而消耗水中的溶解氧，影响鱼类和其他水生生物的生长。
[0003]
常用的高浓度有机废水的好氧生物方法均存在着耗能大、世代时间长难以培养、剩余污泥量大等问题，厌氧法处理高浓度有机废水存在着启动时间长，且出水水质差的缺点，因此一般将好氧法和厌氧法相结合使用。在实际应用中，关于好氧颗粒污泥应用是很少的，主要是因为传统方法好氧颗粒污泥培养时间长，且难以稳定，控制参数不明确。
[0004]
本文旨在发明一种能够快速将好氧颗粒污泥培养起来，结合厌氧颗粒污泥处理高浓度有机废水、单独设置曝气柱，废水能够在系统内不加动力的循环几十次从而使废水达到排放标准的工艺设备。
技术实现要素：
[0005]
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔及工艺。
[0006]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，包括进水管、厌氧柱、曝气柱、好氧柱和出水管，厌氧柱、曝气柱和好氧柱均竖向设置，厌氧柱和好氧柱分别位于曝气柱的两侧，进水管与厌氧柱的底部相通，待处理高浓度有机废水在水泵的作用下经进水管泵入厌氧柱；曝气柱的底部设置有曝气盘，好氧柱的底部设置有布水管，出水管与好氧柱的上部相通，处理后的废水经出水管流出；其特征在于：所述厌氧柱的上部设置有与曝气柱的上部相连通的连接口，曝气柱经连通柱与布水管相连通，好氧柱经回流柱与曝气柱相连通，连通柱、回流柱均竖向设置；连通柱的上端与曝气柱的上部相通，下端与布水管相通，回流柱的上端与好氧柱的上端相通，下端与曝气柱的下部相通；厌氧柱和好氧柱中均培养有颗粒污泥；曝气盘的曝气充氧使曝气柱底部废水密度减小而压强降低，好氧柱中的废水在压力差的作用下进入曝气柱，好氧柱污水流入曝气柱，使得曝气柱液位上升而好氧柱液位下降，在液位差的作用下曝气柱中的废水流入好氧柱，实现废水在曝气柱与好氧柱之间的循环流动；高浓度有机废水在厌氧柱中由下至上流动的过程中，在厌氧颗粒污泥中微生物的作用下去除大部分有机物并产生沼气；充氧后的污水在好氧柱中由下至上流动的过程中，在好氧颗粒污泥中物生物的作用下去除水中cod。
[0007]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，所述厌氧柱的上部
设置有三相分离器，三相分离器分离的固体物质截留在厌氧柱中，分离出的液体经连接口进入曝气柱中，分离出的沼气进入沼气收集装置。
[0008]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，所述布水管为环状，环状布水管的下表面上均匀开设有朝下的多个布水孔，所有布水孔均位于同一平面内。
[0009]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，所述连通柱和回流柱的直径均大于200mm，连通柱、回流柱的上端和下端均为减小水头损失的弧形形状。
[0010]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，所述好氧柱的高径比范围为3～8。
[0011]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔的废水处理工艺，其特征在于，通过以下步骤来实现：a).进水和厌氧反应，待处理高浓度有机废水在水泵的作用下，经进水管泵入厌氧柱（2）的底部，废水在厌氧柱中由下至上均匀上升的过程中，与厌氧颗粒污泥中的厌氧微生物充分接触，经厌氧反应去除废水中的大部分有机物；在液位差的作用下，厌氧柱上部的废水经连接口进入曝气柱；b).曝气和自循环，在曝气盘的曝气作用下，对曝气柱底部的废水进行曝气充氧，曝气充氧后的废水密度减小而压强降低，使得好氧柱中的废水在压力差的作用下进入曝气柱底部，曝气使得曝气柱液位上升，在液位差的作用下曝气柱中的废水经连通柱进入布水管，曝气实现了废水在曝气柱与好氧柱之间的循环流动，无需动力源；c).布水和好氧反应，废水由连通柱进入布水管中后，再经布水管上设置的朝下的布水孔排出，实现在好氧柱底部的均匀布水；废水在布水管中由下至上均匀上升的过程中，与好氧颗粒污泥中的好氧微生物充分接触，经好氧反应去除水中剩余的cod；废水在好氧柱中上升的过程中，随着有机物的去除，溶解氧也被消耗掉，上部发生缺氧和厌氧反应；d).回流和出水，经好氧柱处理后的废水绝大部分经回流柱回流至曝气柱中，剩余的很少部分经出水管排出。
[0012]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔的废水处理工艺，在废水处理初期，将进水流速和曝气量均控制在较小的范围内，以实现对厌氧柱中厌氧颗粒污泥和好氧柱中好氧颗粒污泥的培养；待颗粒污泥培养完成后，将进水流速和曝气量恢复至正常范围。
[0013]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔的废水处理工艺，所述好氧柱的废水上升流入为20m/h以上。
[0014]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔的废水处理工艺，所述好氧柱中废水经回流柱的回流量是经出水管出水量的几十至上百倍。
[0015]
本发明的有益效果是：本发明的独立曝气两段自循环组合塔，通过在曝气柱的两侧设置厌氧柱和好氧柱，且曝气柱经连通柱与好氧柱底部的布水管相通，好氧柱经回流柱与曝气柱相通，使得在曝气盘的曝气作用下，不仅实现了对曝气柱底部废水的曝气充氧和搅拌，而且由于废水曝气后的密度减小而水压降低，使得好氧柱中废水在压力差的作用下流入曝气柱，好氧柱污水流入曝气柱后，使得曝气柱液位上升而好氧柱液位下降，使得曝气柱中的废水在液位差的作用下进入好氧柱，进而实现了废水在曝气柱与好氧柱之前的循环流动，无需外界动力，降低了高浓度有机废水处理过程中的能耗。
[0016]
高浓度有机废水首先进入厌氧柱的底部，废水在厌氧柱中由下至上均匀上升的过程中，废水与厌氧颗粒污泥中的厌氧微生物充分接触，经厌氧反应去除水中的大部分（通常可达85%）有机物并产生沼气；经厌氧反应处理后的废水与回水混合并进行曝气充氧后一同进入好氧柱，废水在好氧柱中均匀上升的过程中，与好氧颗粒污泥中的好氧微生物充分接触，经好样反应去除水中剩余的cod，处理后的废水绝大部分经回流管回流（回流量是出水量的几十至上百倍），少部分排出，经几十至上百次的循环处理，确保了出水达到排放标准。
附图说明
[0017]
图1为本发明的独立曝气两段自循环组合塔的主视图；图2为本发明的独立曝气两段自循环组合塔的后视图；图3为本发明的独立曝气两段自循环组合塔的俯视图；图4为本发明的独立曝气两段自循环组合塔的立体图；图5、图6均为本发明的独立曝气两段自循环组合塔的剖视图。
[0018]
图中：1进水管，2厌氧柱，3曝气柱，4好氧柱，5出水管，6连接口，7曝气盘，8连通柱，9布水管，10回流柱，11密封盖，12布水孔。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0020]
如图1至图4所示，分别给出了本发明的独立曝气两段自循环组合塔的主视图、后视图、俯视图和立体图，图5和图6给出了其立体图，所示的独立曝气两段自循环组合塔由进水管1、厌氧柱2、曝气柱3、好氧柱4、出水管5、曝气盘7、连通柱8、布水管9、回流柱10组成，厌氧柱2、曝气柱3和好氧柱4均竖向设置，且厌氧柱2和好氧柱4位于曝气柱3的两侧，进水管1与厌氧柱2的底部相通，在水泵的作用下待处理高浓度有机废水经进水管1流入厌氧柱2的底部，厌氧柱2的底部设置有密封盖11，以保证厌氧柱2处于密封状态，厌氧柱2中培养有厌氧颗粒污泥。
[0021]
厌氧柱2的上部经连接口6与曝气柱3的上部相连通，厌氧柱2的上部设置有三相分离器，三相分离器分离出的固体物质（絮状污泥或颗粒污泥）被截留在厌氧柱2中，液体经连接口6进入曝气柱3，气体为高浓度有机废水厌氧反应阶段产生的沼气，气体则被沼气收集装置收集起来。曝气盘7设置于曝气柱3的底部，曝气盘7用于对曝气柱3底部的有机废水进行曝气充氧，布水管9设置有好氧柱4的底部，用于实现流入的有机废水均匀分布到好氧柱4的底部。
[0022]
所示曝气柱3经连通柱8与布水管9相连通，连通柱8竖向设置，连通柱8的上端与曝气柱3的上部相连通，连通柱8的下端与布水管9的进水口相连通。布水管9上均匀开设有若干朝下的布水孔12，布水管9朝下出水可将好氧柱4底部的污泥冲散开来避免污泥淤积，同时也可避免布水孔12发生堵塞。布水管9可采用环形形状。出水管5与好氧柱4的上部相通，经厌氧和好氧处理后的废水经出水管5排出。好氧柱4中培养有好氧颗粒污泥。
[0023]
所示的好氧柱4经回流柱10与曝气柱3相连通，回流柱10亦竖向设置，回流柱10的上端与好氧柱2的上部相连通，回流柱10的下端与曝气柱3的下部相连通。曝气盘7对曝气柱3下部的有机废水进行曝气充氧的过程中，废水发生曝气膨胀，膨胀后的废水密度减小而压
强降低，好氧柱4中的废水在压力差的作用下流入曝气柱3中。好氧柱4中的污水流入曝气柱3找那个，使得曝气柱3液位上升而好氧柱4的液位下降，在液位差的作用下曝气柱3上部的废水经连通柱8进入布水管9，经布水管9的均匀布水后进入好氧柱4中。这样，就实现了有机废水在曝气柱3与好氧柱4之前的循环流动，无需外界动力源，降低了废水处理过程中的能耗。
[0024]
高浓度有机废水首先由泵通过进水管1打入厌氧柱2底部；废水进入厌氧柱2底部，与其中的颗粒污泥充分接触并产生沼气，废水在水压以及沼气扰动的作用下向上流动。厌氧柱2可承受的水力负荷高，且产气快，因此整个厌氧柱2内呈厌氧颗粒污泥床，废水与颗粒污泥可以充分接触，大部分有机物在微生物作用下除去，去除率可达85%以上。
[0025]
曝气柱3中的曝气盘7释放氧气进行微孔曝气，增加水中的溶解氧，曝气柱3中的冲氧效率可以直接影响到有机物的去除的效率，废水的冲氧效果越好，溶解氧越高，可以消耗掉的cod就越多，因此有机物的去除效果就越好。好氧柱4中废水从下往上流动，废水与其中的好氧颗粒污泥及絮状污泥充分接触，剩余的有机物在微生物作用下除去。好氧柱4中的废水上升流速较快，可达20m/h以上，池中悬浮态污泥受到水流向上的剪切力等的作用短时间内实现颗粒化，呈现出表面光滑，结构致密的特征，且具有良好的沉降性能以及去除cod的能力。
[0026]
好氧柱4底部溶解氧最高，随着有机物的去除，溶解氧也被消耗掉，越往上溶解氧越低，因此不同高度的微生物分布是不一样，发生的反应也是不一样的，最底部发生的是好氧反应，反应速率较快，上部发生缺氧和厌氧反应反应速率较慢。好氧柱4中的废水上升流速由曝气柱3中废水的膨胀率、好氧柱4的高度及截面积等因素决定，膨胀率越高、高度越高、截面积越小废水上升流速越大，因此反应柱的高径比较大，可达到3-8。
[0027]
好氧柱4在组合塔启动以及运行培养颗粒污泥初期，存在大量悬浮污泥，重量轻、沉淀性能差的悬浮污泥大量存在于好氧柱4上部，大部分进入回流柱10继续在系统中循环，可能会逐渐变成颗粒污泥，少部分悬浮污泥通过出水管5排出，随着颗粒污泥的形成，悬浮污泥逐渐减少，当组合塔完全启动后几乎没有悬浮污泥。
[0028]
好氧柱4上部废水及携带的污泥大部分通过回流柱10回流至曝气柱3进行循环，少量通过出水口出水管5流出，回流量是出水量的几十至上百倍。
[0029]
曝气柱3中废水进行微孔曝气，可以产生20%-50%的膨胀率，使曝气柱3下端处废水的密度比回流柱10中同一液位回流废水的密度低，产生压力差，因此废水可以不加任何外加动力而实现自回流，回流量甚至可达进水流量的上百倍。废水回流量是由好氧柱4中废水上升流速以及废水流动过程中的水头损失决定的，为减少水头损失，连通柱8以及回流柱10的管径都是较大的（大于200mm），且在连接口处尽量减少直角连接而改用弯管。
[0030]
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔的废水处理工艺，通过以下步骤来实现：a).进水和厌氧反应，待处理高浓度有机废水在水泵的作用下，经进水管泵入厌氧柱（2）的底部，废水在厌氧柱中由下至上均匀上升的过程中，与厌氧颗粒污泥中的厌氧微生物充分接触，经厌氧反应去除废水中的大部分有机物；在液位差的作用下，厌氧柱上部的废水经连接口进入曝气柱；b).曝气和自循环，在曝气盘的曝气作用下，对曝气柱底部的废水进行曝气充氧，曝气
充氧后的废水密度减小而压强降低，使得好氧柱中的废水在压力差的作用下进入曝气柱底部，曝气使得曝气柱液位上升，在液位差的作用下曝气柱中的废水经连通柱进入布水管，曝气实现了废水在曝气柱与好氧柱之间的循环流动，无需动力源；c).布水和好氧反应，废水由连通柱进入布水管中后，再经布水管上设置的朝下的布水孔排出，实现在好氧柱底部的均匀布水；废水在布水管中由下至上均匀上升的过程中，与好氧颗粒污泥中的好氧微生物充分接触，经好氧反应去除水中剩余的cod；废水在好氧柱中上升的过程中，随着有机物的去除，溶解氧也被消耗掉，上部发生缺氧和厌氧反应；d).回流和出水，经好氧柱处理后的废水绝大部分经回流柱回流至曝气柱中，剩余的很少部分经出水管排出。
技术特征：
1.一种处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，包括进水管（1）、厌氧柱（2）、曝气柱（3）、好氧柱（4）和出水管（5），厌氧柱、曝气柱和好氧柱均竖向设置，厌氧柱和好氧柱分别位于曝气柱的两侧，进水管与厌氧柱的底部相通，待处理高浓度有机废水在水泵的作用下经进水管泵入厌氧柱；曝气柱的底部设置有曝气盘（7），好氧柱的底部设置有布水管（9），出水管与好氧柱的上部相通，处理后的废水经出水管流出；其特征在于：所述厌氧柱的上部设置有与曝气柱的上部相连通的连接口（6），曝气柱经连通柱（8）与布水管（9）相连通，好氧柱经回流柱（10）与曝气柱相连通，连通柱、回流柱均竖向设置；连通柱的上端与曝气柱的上部相通，下端与布水管相通，回流柱的上端与好氧柱的上端相通，下端与曝气柱的下部相通；厌氧柱和好氧柱中均培养有颗粒污泥；曝气盘的曝气充氧使曝气柱底部废水密度减小而压强降低，好氧柱中的废水在压力差的作用下进入曝气柱，好氧柱污水流入曝气柱，使得曝气柱液位上升而好氧柱液位下降，在液位差的作用下曝气柱中的废水流入好氧柱，实现废水在曝气柱与好氧柱之间的循环流动；高浓度有机废水在厌氧柱中由下至上流动的过程中，在厌氧颗粒污泥中微生物的作用下去除大部分有机物并产生沼气；充氧后的污水在好氧柱中由下至上流动的过程中，在好氧颗粒污泥中物生物的作用下去除水中cod。2.根据权利要求1所述的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，其特征在于：所述厌氧柱（2）的上部设置有三相分离器，三相分离器分离的固体物质截留在厌氧柱中，分离出的液体经连接口（6）进入曝气柱（3）中，分离出的沼气进入沼气收集装置。3.根据权利要求1或2所述的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，其特征在于：所述布水管（9）为环状，环状布水管的下表面上均匀开设有朝下的多个布水孔（12），所有布水孔均位于同一平面内。4.根据权利要求1或2所述的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，其特征在于：所述连通柱（8）和回流柱（10）的直径均大于200mm，连通柱、回流柱的上端和下端均为减小水头损失的弧形形状。5.根据权利要求1或2所述的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，其特征在于：所述好氧柱（5）的高径比范围为3～8。6.一种基于权利要求1所述的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔的废水处理工艺，其特征在于，通过以下步骤来实现：a).进水和厌氧反应，待处理高浓度有机废水在水泵的作用下，经进水管泵入厌氧柱（2）的底部，废水在厌氧柱中由下至上均匀上升的过程中，与厌氧颗粒污泥中的厌氧微生物充分接触，经厌氧反应去除废水中的大部分有机物；在液位差的作用下，厌氧柱上部的废水经连接口进入曝气柱；b).曝气和自循环，在曝气盘的曝气作用下，对曝气柱底部的废水进行曝气充氧，曝气充氧后的废水密度减小而压强降低，使得好氧柱中的废水在压力差的作用下进入曝气柱底部，曝气使得曝气柱液位上升，在液位差的作用下曝气柱中的废水经连通柱进入布水管，曝气实现了废水在曝气柱与好氧柱之间的循环流动，无需动力源；c).布水和好氧反应，废水由连通柱进入布水管中后，再经布水管上设置的朝下的布水孔排出，实现在好氧柱底部的均匀布水；废水在布水管中由下至上均匀上升的过程中，与好氧颗粒污泥中的好氧微生物充分接触，经好氧反应去除水中剩余的cod；废水在好氧柱中上
升的过程中，随着有机物的去除，溶解氧也被消耗掉，上部发生缺氧和厌氧反应；d).回流和出水，经好氧柱处理后的废水绝大部分经回流柱回流至曝气柱中，剩余的很少部分经出水管排出。7.根据权利要求6所述的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔的废水处理工艺，其特征在于：在废水处理初期，将进水流速和曝气量均控制在较小的范围内，以实现对厌氧柱中厌氧颗粒污泥和好氧柱中好氧颗粒污泥的培养；待颗粒污泥培养完成后，将进水流速和曝气量恢复至正常范围。8.根据权利要求6所述的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔的废水处理工艺，其特征在于：所述好氧柱的废水上升流入为20m/h以上。9.根据权利要求6所述的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔的废水处理工艺，其特征在于：所述好氧柱中废水经回流柱的回流量是经出水管出水量的几十至上百倍。
技术总结
本发明的处理高浓度有机废水的独立曝气两段自循环组合塔，包括进水管、厌氧柱、曝气柱、好氧柱和出水管，曝气柱中设置有曝气盘，好氧柱中设置有布水管，厌氧柱的上部与曝气柱的上部相通，曝气柱经连通柱与布水管相连通，好氧柱经回流柱与曝气柱相连通；厌氧柱和好氧柱中均培养有颗粒污泥；在压力差以及液位差的作用下，废水实现在好氧柱与曝气柱之间的循环流动，废水经厌氧反应和好氧发现实现有机物的去除。本发明的独立曝气两段自循环组合塔，进而实现了废水在曝气柱与好氧柱之前的循环流动，无需外界动力，降低了高浓度有机废水处理过程中的能耗。废水经几十至上百倍次的循环处理，确保了出水达到排放标准。确保了出水达到排放标准。确保了出水达到排放标准。
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